RU2122982C1 - Drinking water production process - Google Patents

Drinking water production process Download PDF

Info

Publication number
RU2122982C1
RU2122982C1 RU97110995/25A RU97110995A RU2122982C1 RU 2122982 C1 RU2122982 C1 RU 2122982C1 RU 97110995/25 A RU97110995/25 A RU 97110995/25A RU 97110995 A RU97110995 A RU 97110995A RU 2122982 C1 RU2122982 C1 RU 2122982C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
ozone
drinking water
treatment
chlorine
Prior art date
Application number
RU97110995/25A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97110995A (en
Inventor
Владислав Владимирович Гончарук (UA)
Владислав Владимирович Гончарук
Наталь Аркадьевна Мешкова-Клименко (UA)
Наталья Аркадьевна Мешкова-Клименко
Василий Федорович Горчев (UA)
Василий Федорович Горчев
Вера Федоровна Вакуленко (UA)
Вера Федоровна Вакуленко
Тамара Захаровна Сотскова (UA)
Тамара Захаровна Сотскова
Виталий Яковлевич Побережный (UA)
Виталий Яковлевич Побережный
Original Assignee
Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского Национальной академии наук Украины
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского Национальной академии наук Украины filed Critical Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского Национальной академии наук Украины
Priority to RU97110995/25A priority Critical patent/RU2122982C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2122982C1 publication Critical patent/RU2122982C1/en
Publication of RU97110995A publication Critical patent/RU97110995A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: drinking water production. SUBSTANCE: invention relates to treatment of water, industrial and household waste waters with special emphasis on multistage water treatment and as well to producing drinking water by treating natural surface and underground waters. Invention aims at reducing secondary pollution of water by toxic products formed upon treatment of natural water containing organic compounds. Production of drinking water consists in treating original water with ozone (oxidant) followed by reagent processing in forced flotation manner with coagulant as flotator, reozonation, filtration through activated carbon, and disinfection with chlorine as oxidant. Ozone/ozone/chlorine ratio is 1:(1-4):(0.3-1.0). EFFECT: increased quality of drinking water (4-8- fold reduction of toxic product level). 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к многостадийной обработке воды, и может быть использовано для подготовки питьевой воды путем очистки природных, поверхностных и подземных вод. The invention relates to the field of water treatment, industrial and domestic wastewater, in particular to multi-stage water treatment, and can be used for the preparation of drinking water by treating natural, surface and groundwater.

Известны многочисленные технологические схемы подготовки питьевой воды, основанные на процессах окисления, коагуляции и фильтрования при их различном сочетании в зависимости от состава исходной природной воды. Numerous technological schemes for the preparation of drinking water are known, based on the processes of oxidation, coagulation, and filtering with their various combinations depending on the composition of the source natural water.

Так, известен способ получения питьевой воды с использованием процессов коагулирования, отстаивания, хлорирования, фильтрования и озонирования [Ф.А. Шевлев, Г. А. Орлов. Водоснабжение больших городов зарубежных стран. - М.: Стройиздат, 1987. - 351 с., с. 24 - 28]. Исходная вода поступает в смесительную камеру, где обрабатывается коагулянтном-раствором сернокислого алюминия из расчета 10 - 20 мг/дм3, и направляется на отстойники, среднее время пребывания воды в которых равняется около 7 суток. Перед последним отстойником в воду повторно вводится раствор сернокислого алюминия в дозе 10 - 20 мг/дм3, затем вода поступает на сетчатые барабанные фильтры и хлорируется дозами 5 - 10 мг/дм3 с последующей обработкой сернокислым алюминием (третий раз) и активированной кремнекислотой. Дозы реагентов составляют соответственно 10 - 20 и 0,5 - 3,0 мг/дм3. После прохождения скорых фильтров, состоящих из кварцевого песка крупностью зерен 0,4 - 0,8 мм, толщиной слоя 300 мм и антрацита крупностью зерен 0,8 - 1,4 мм, толщиной слоя 600 мм при достижении скорости фильтрования до 10 м/ч, фильтрат обрабатывают озоном и направляют в резервуар чистой воды. Перед подачей в сеть фильтрат дезинфицируют хлором (около 0,5 мг/дм3).So, there is a known method of producing drinking water using the processes of coagulation, sedimentation, chlorination, filtering and ozonation [F.A. Shevlev, G.A. Orlov. Water supply of large cities of foreign countries. - M .: Stroyizdat, 1987 .-- 351 p., P. 24 - 28]. The source water enters the mixing chamber, where it is treated with a coagulant-solution of aluminum sulfate at the rate of 10 - 20 mg / dm 3 , and is sent to sedimentation tanks, the average residence time of water in which is about 7 days. Before the last sump, a solution of aluminum sulfate in a dose of 10 - 20 mg / dm 3 is re-introduced into the water, then the water enters the mesh drum filters and is chlorinated in doses of 5 - 10 mg / dm 3 , followed by treatment with aluminum sulfate (a third time) and activated silicic acid. Doses of reagents are respectively 10 - 20 and 0.5 - 3.0 mg / DM 3 . After passing fast filters, consisting of quartz sand with a grain size of 0.4 - 0.8 mm, a layer thickness of 300 mm and anthracite with a grain size of 0.8 - 1.4 mm, a layer thickness of 600 mm, when the filtering speed reaches 10 m / h , the filtrate is treated with ozone and sent to a clean water tank. Before feeding into the network, the filtrate is disinfected with chlorine (about 0.5 mg / dm 3 ).

Изложенный выше способ (технологическая схема, приемы, операции) был использован для подготовки питьевой воды из природной - воды реки Днепр. Днепровская вода характеризуется высоким содержанием органических веществ, в основном гуминовых соединений. Нашими исследованиями показано, что хлорирование воды (7 мг/дм3) перед третьей обработкой коагулянтом при исходной цветности 53o, мутности 4,4 мг/дм3 и содержании 106,3 мг/дм3 суммы гуминовых соединений и фульвокислот (Г+Ф) 15 мг/дм3 суммы альдегидов и кетонов (А+К), ХПК = 36 мгО2/дм3 и < 2 мг/дм3 хлороформа (далее состав 1) приводит к образованию токсичных хлорорганических соединений (ХОС) - хлороформа, которые практически на поддаются удалению на последующих этапах обработки воды и поступают в очищенную воду. Концентрация хлороформа в полученной питьевой воде составляет 197 мг/дм3, что в 3,3 раза превышает предельно допустимую концентрацию - 60 мкг/дм3 [Н.Г. Рыбальский, О.Л. Жакетов и др. Экологические аспекты экспертизы изобретений. Справочник эксперта и изобретателя. Часть 1. - М.: ВНИИПИ, 1989. - 448 с., с. 121].The method described above (flow chart, techniques, operations) was used to prepare drinking water from natural water - the Dnieper River. Dnieper water is characterized by a high content of organic substances, mainly humic compounds. Our studies have shown that the chlorination of water (7 mg / dm 3 ) before the third coagulant treatment with an initial color of 53 o , a turbidity of 4.4 mg / dm 3 and a content of 106.3 mg / dm 3 of the sum of humic compounds and fulvic acids (G + F ) 15 mg / dm 3 the sum of aldehydes and ketones (A + K), COD = 36 mgO 2 / dm 3 and <2 mg / dm 3 chloroform (hereinafter composition 1) leads to the formation of toxic organochlorine compounds (ChOS) - chloroform, which practically cannot be removed at subsequent stages of water treatment and enter the treated water. The concentration of chloroform in the resulting drinking water is 197 mg / dm 3 , which is 3.3 times higher than the maximum permissible concentration of 60 μg / dm 3 [N.G. Rybalsky, O.L. Jackets and others. Environmental aspects of the examination of inventions. Handbook of expert and inventor. Part 1. - M .: VNIIIPI, 1989 .-- 448 p., P. 121].

Следует отметить, что вода р. Днепр содержит также достаточно большое количество фито- и зоопланктона и микроорганизмов, для удаления которых в традиционных процессах коагулирования, отстаивания требуется длительное время, большие объемы сооружений, что в свою очередь требует наличия больших площадей. It should be noted that the water of the river. The Dnieper also contains a fairly large number of phyto- and zooplankton and microorganisms, which require a long time and large volumes of structures to remove in traditional coagulation and sedimentation processes, which in turn requires large areas.

Недостатками известного способа являются вторичное загрязнение полученной питьевой воды хлорорганическими соединениями, снижение эффективности очистки от исходных органических соединений, длительность процесса очистки воды. The disadvantages of this method are the secondary pollution of the resulting drinking water with organochlorine compounds, a decrease in the efficiency of purification from the starting organic compounds, the duration of the water purification process.

Известен способ подготовки питьевой воды, состоящий в прехлорировании речной воды, реагентной обработке, фильтрации осветленной воды, обработке фильтрата озоном с последующей сорбцией на фильтрах с гранулированным углем [Уровень и показатели развития жилищно-коммунального хозяйства зарубежных стран: Научные труды Академии Коммунального хозяйства им. К.Д. Панфилова /ОНТИ А. К.Х. - М., 1975, вып. 114, с. 35 - 38]. Прехлорирование воды осуществляют дозой, соответствующей точке перелома. Затем вода подается на смесители с механическими мешалками, куда дозаторы вводят растворы сернокислого алюминия и активированной кремнекислоты. После реагентной обработки вода поступает на осветлители со взвешенным осадком типа "Пульсатор". Осветленная вода направляется на скорые фильтры, загруженные кварцевым песком слоем 800 мм и крупностью зерен 0,95 мм. Скорость фильтрования на песчаных фильтрах достигает 9 м/ч. После обработки фильтрата озоном вода направляется на скорые фильтры, загруженные гранулированным активированным углем слоем 1300 мм и крупностью зерен 0,63 мм, а затем поступает в резервуар чистой воды. A known method of preparing drinking water, which consists in prechlorination of river water, reagent treatment, filtration of clarified water, treatment of the filtrate with ozone, followed by sorption on granular carbon filters [Level and indicators of the development of housing and communal services of foreign countries: Scientific works of the Academy of Public Utilities named after K.D. Panfilova / ONTI A.K.K. - M., 1975, no. 114, p. 35 - 38]. Prechlorination of water is carried out at a dose corresponding to the point of fracture. Then the water is fed to mixers with mechanical mixers, where the batchers introduce solutions of aluminum sulfate and activated silicic acid. After the reagent treatment, water enters the clarifiers with suspended sediment of the "Pulsator" type. The clarified water is directed to quick filters loaded with quartz sand with a layer of 800 mm and a grain size of 0.95 mm. Filtering speed on sand filters reaches 9 m / h. After the filtrate is treated with ozone, water is directed to the quick filters loaded with granular activated carbon with a layer of 1300 mm and a grain size of 0.63 mm, and then it enters the clean water tank.

Применение данной технологической схемы для получения питьевой воды из днепровской показало следующее. В процессе прехлорирования речной воды образуются хлорорганические продукты, неэффективно удаляемые в процессе последующей коагуляции, а озонирование хлорированной воды усугубляет повторное загрязнение воды за свет образования токсичных органических веществ, более опасных для здоровья человека, чем исходные вещества. Так, питьевая вода, полученная из р. Днепр (состав 1), содержит ХОС-хлороформ в количестве 235 мкг/дм3, что в 4 раза превышает ПДК, что является основным недостатком способа, препятствующим использованию для получения питьевой воды из природной воды с большим содержанием органических загрязнений.The use of this technological scheme for obtaining drinking water from the Dnieper showed the following. In the process of river water prechlorination, organochlorine products are formed that are ineffectively removed during subsequent coagulation, and ozonation of chlorinated water exacerbates repeated water pollution due to the formation of toxic organic substances that are more dangerous to human health than the starting substances. So, drinking water obtained from the river. The Dnieper (composition 1) contains HOS-chloroform in an amount of 235 μg / dm 3 , which is 4 times higher than the MPC, which is the main disadvantage of the method that prevents the use of natural water with a high content of organic pollutants for drinking water.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ получения питьевой воды, в котором речная вода обрабатывается озоном и подается в наливное водохранилище. Продолжительность пребывания воды в нем составляет 3 - 4 суток. Из водохранилища вода подается на смесители с механическими мешалками, куда вводят коагулянт-оксихлорид алюминия и двуокись хлора для предварительного хлорирования. Доза двуокиси хлора не превышает 4,7 мг/дм3. Далее вода проходит через камеры хлопьеобразования, оборудованные механическими мешалками, многоярусные отстойники и скорые песчаные фильтры. Скорость фильтрования - 9 м/ч, толщина слоя загрузки 1,4 м при средней крупности зерен песка 1 мм. Фильтрат повторно обрабатывается озоном и подается на сорбционные фильтры, загружаемые активированным углем. Скорость фильтрования - 9 м/ч, толщина слоя загрузки 1 м при средней крупности частиц угля 1 мм. После угольных фильтров в воду в третий раз вводят озон. Средняя доза озона равняется 3,8 мг/дм3, в том числе для предварительного озонирования - 0,8 мг/дм3. Для окончательного (третьего) озонирования дозу озона определяют исходя из обеспечения остаточного озона на уровне 0,4 мг/дм3 в течение 4 мин. Завершающим процессом обработки воды является ее хлорирование небольшими дозами гипохлорита натрия перед подачей в резервуары чистой воды.Closest to the invention in terms of technical essence and the achieved effect is a known method for producing drinking water, in which river water is treated with ozone and fed to a bulk reservoir. The duration of water in it is 3-4 days. Water is supplied from the reservoir to mixers with mechanical mixers, where coagulant-aluminum oxychloride and chlorine dioxide are introduced for preliminary chlorination. The dose of chlorine dioxide does not exceed 4.7 mg / DM 3 . Further, the water passes through the flocculation chambers equipped with mechanical mixers, multi-tier sedimentation tanks and quick sand filters. The filtering speed is 9 m / h, the thickness of the loading layer is 1.4 m with an average grain size of sand 1 mm. The filtrate is re-treated with ozone and fed to sorption filters loaded with activated carbon. The filtering speed is 9 m / h, the thickness of the loading layer is 1 m with an average particle size of coal particles of 1 mm. After carbon filters, ozone is introduced into the water for the third time. The average dose of ozone is 3.8 mg / dm 3 , including 0.8 mg / dm 3 for preliminary ozonation. For the final (third) ozonation, the dose of ozone is determined on the basis of ensuring residual ozone at the level of 0.4 mg / dm 3 for 4 minutes. The final process of water treatment is its chlorination with small doses of sodium hypochlorite before supplying clean water to the tanks.

Как следует из технической сущности, известный способ предусматривает тройное озонирование, прехлорирование и обеззараживание хлором в процессе подготовки питьевой воды. Однако известно, что сочетание озонирования и хлорирования речной воды является противопоказанным вследствии существенного увеличения содержания хлорорганических соединений в питьевой воде [Алексеева Л.П. Влияние сочетания озонирования и хлорирования воды на образование хлороформа// Химия и технология воды. - 1986. - 8, N 5, с. 62 - 64], что подтверждается и нашими данными. As follows from the technical essence, the known method involves triple ozonation, prechlorination and disinfection of chlorine in the process of preparing drinking water. However, it is known that the combination of ozonation and chlorination of river water is contraindicated due to a significant increase in the content of organochlorine compounds in drinking water [Alekseeva L.P. The effect of a combination of ozonation and chlorination of water on the formation of chloroform // Chemistry and Technology of Water. - 1986. - 8, N 5, p. 62 - 64], which is confirmed by our data.

Так, при подготовке питьевой воды из воды р. Днепр, которая содержит природные органические соединения (гуминовые и фульвиновые кислоты), с использованием известного способа, хлорирование обработанной озоном воды и выдержанной в течение длительного времени приводит к образованию большого количества токсичных хлорорганических соединений, которые практически не удаляются на последующих этапах обработки (коагулировании, отстаивании, фильтровании через песчаные фильтры). Повторное озонирование фильтрата приводит к дальнейшему существенному росту концентрации токсичных продуктов, т.е. сочетание процессов озонирования - хлорирования-озонирования при обработке днепровской воды (состав 1) приводит ко вторичному загрязнению очищенной воды токсичными веществами, причем в количествах, значительно превышающих ПДК: содержание хлороформа в очищенной воде составляет 163 мкг/дм3.So, in the preparation of drinking water from the water of the river. The Dnieper, which contains natural organic compounds (humic and fulvic acids), using the known method, chlorination of ozone-treated water and aged for a long time leads to the formation of a large number of toxic organochlorine compounds that are practically not removed at the subsequent processing stages (coagulation, sedimentation filtering through sand filters). Repeated ozonation of the filtrate leads to a further significant increase in the concentration of toxic products, i.e. a combination of ozonation-chlorination-ozonation processes during the treatment of the Dnieper water (composition 1) leads to secondary pollution of purified water with toxic substances, and in quantities significantly exceeding the MPC: the chloroform content in purified water is 163 μg / dm 3 .

Кроме того, процесс получения питьевой воды из р. Днепр по известному способу характеризуется достаточно большой продолжительностью, в основном за счет процессов, коагуляции, отстаивания (3,5 ч), и при большой производительности станции (> 120000 м3/сутки) потребуются объемные сооружения, занимающие большие площади.In addition, the process of obtaining drinking water from the river. According to the known method, the Dnieper is characterized by a rather long duration, mainly due to processes, coagulation, sedimentation (3.5 hours), and with a large station capacity (> 120,000 m 3 / day), voluminous structures occupying large areas will be required.

Таким образом, из уровня техники следует, что известные способы подготовки питьевой воды не решают проблему повышения качества воды путем исключения вторичного загрязнения воды образующимися при обработке окислителями токсичными продуктами. Thus, from the prior art it follows that the known methods for the preparation of drinking water do not solve the problem of improving the quality of water by eliminating the secondary pollution of water formed by the treatment of toxic products with oxidizing agents.

Задачей изобретения является разработка такого способа получения питьевой воды путем обработки природной воды озоном в несколько этапов в сочетании с физико-химическими процессами, в котором изменение условий реагентной обработки и обработки окислителем обеспечило бы повышение качества питьевой воды за счет уменьшения вторичного загрязнения воды токсичными продуктами, образующимися в процессе очистки природной воды, содержащей органические соединения, а также существенное уменьшение длительности процесса получения питьевой воды за счет ускорения процессов коагулирования и отстаивания. The objective of the invention is to develop such a method for producing drinking water by treating natural water with ozone in several stages in combination with physicochemical processes, in which changing the conditions of the reagent treatment and treatment with an oxidizing agent would improve the quality of drinking water by reducing the secondary pollution of water with toxic products formed in the process of purification of natural water containing organic compounds, as well as a significant reduction in the duration of the process of obtaining drinking water due to the acceleration of coagulation and sedimentation processes.

Для решения поставленной задачи предложен способ получения питьевой воды, включающий обработку исходной воды окислителем - озоном с последующей реагентной обработкой, повторной обработкой окислителем - озоном, фильтрованием через активный уголь и обеззараживанием очищенной воды окислителем - хлором, в котором согласно изобретению реагентную обработку осуществляют в режиме напорной флотации, и в качестве флотореагента используют коагулянт, а дозу окислителя на каждой из стадий выбирают из соотношения озон:озон:хлор, равной 1:(1-4):(0,3-1,0), при этом используют флотореагент концентрации 40 - 60 мг/дм3.To solve this problem, a method for producing drinking water is proposed, including treating the source water with an oxidizing agent - ozone followed by reagent treatment, re-treating the oxidizing agent with ozone, filtering through activated carbon and disinfecting the purified water with an oxidizing agent - chlorine, in which according to the invention the reactant treatment is carried out in pressure mode flotation, and a coagulant is used as flotation reagent, and the dose of oxidizing agent at each stage is selected from the ratio ozone: ozone: chlorine equal to 1: (1-4) :( 0.3-1.0), p In this case, a flotation reagent of concentration 40-60 mg / dm 3 is used .

Нами установлено, что заявляемые соотношения доз озон:озон:хлор выбраны из условий, обеспечивающих глубокую очистку воды от органических веществ и обеззараживание, предотвращение повторного загрязнения очищенной воды хлорорганическими соединениями. We have found that the claimed dose ratio of ozone: ozone: chlorine are selected from conditions that ensure deep purification of water from organic substances and disinfection, preventing re-contamination of purified water with organochlorine compounds.

Заявляемое соотношение доз озона является оптимальным:
- для обеспечения необходимой глубины окисления природных органических соединений (гуминовых кислот) до карбоксильных соединений, которые эффективно удаляются при последующей коагуляции. Так, например, образующиеся в качестве продукта окисления карбоновые кислоты вступают в комплексообразование с ионами алюминия (коагулянта) и образуют нерастворимые соединения, являющиеся центрами дальнейшей кристаллизации, что способствует более глубокому протеканию процесса коагуляции;
- для подготовки содержащегося в воде оставшегося количества органических соединений к эффективному биоразложению в загрузке активного угля.
The claimed dose ratio of ozone is optimal:
- to ensure the necessary depth of oxidation of natural organic compounds (humic acids) to carboxylic compounds, which are effectively removed during subsequent coagulation. So, for example, carboxylic acids formed as an oxidation product enter into complexation with aluminum ions (coagulant) and form insoluble compounds, which are centers of further crystallization, which contributes to a deeper course of the coagulation process;
- to prepare the remaining amount of organic compounds contained in water for effective biodegradation in the loading of activated carbon.

Заключительное хлорирование очищенной воды при заявляемом соотношении с дозами озона позволяет избежать образования хлорорганических соединений и обеспечить необходимую степень обеззараживания воды. The final chlorination of purified water at the claimed ratio with doses of ozone avoids the formation of organochlorine compounds and provides the necessary degree of disinfection of water.

Следует подчеркнуть, что глубокая очистка воды от органических и взвешенных веществ, гидробионтов и водорослей достигается сочетанием заявляемых режимов обработки озоном с проведением реагентной обработки в условиях напорной флотации с использованием в качестве флотореагента коагулянта. Такой характер реагентной обработки позволяет отказаться от прехлорирования сырой речной воды и использовать только озонирование. За счет интенсификации процессов коагуляции, приводимых в режиме флотационной обработки время обработки сокращается с 3 - 4 ч при использовании традиционной технологии коагуляционной обработки воды до 20 - 30 мин. It should be emphasized that deep water purification from organic and suspended substances, hydrobionts and algae is achieved by combining the claimed ozone treatment regimes with reagent treatment under pressure flotation using a coagulant as a flotation reagent. This nature of the reagent treatment allows you to abandon the prechlorination of raw river water and use only ozonation. Due to the intensification of coagulation processes in the flotation treatment mode, the processing time is reduced from 3-4 hours when using traditional technology of coagulation water treatment to 20-30 minutes.

Очень важно, что в процессе флотационной коагуляции происходит эффективное удаление сине-зеленых водорослей, которые легко всплывают и удаляются. Это предотвращает процессы гниения в застойных зонах и биологическое обрастание очистных сооружений. It is very important that in the process of flotation coagulation, the blue-green algae are effectively removed, which easily float and are removed. This prevents decay processes in stagnant zones and biological fouling of treatment facilities.

Результатом предложенной комплексной технологической схемы подготовки питьевой воды является также сокращение объема сооружений, занимаемых площадей земли, уменьшение капиталовложений. The result of the proposed integrated technological scheme for the preparation of drinking water is also a reduction in the volume of structures occupied by land, a reduction in investment.

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков способа получения питьевой воды является новой, и необходимой для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - предотвращение повторного загрязнения воды токсичными соединениями, образующимися в процессе обработки исходной воды, что обеспечивает значительное повышение качества питьевой воды, а также сокращение длительности процесса получения качественной питьевой воды при одновременном уменьшении объемов сооружений и занимаемых площадей. Thus, the claimed combination of essential features of a method for producing drinking water is new and necessary to achieve the technical result provided by the invention — prevention of re-contamination of water with toxic compounds formed during the processing of the source water, which provides a significant increase in the quality of drinking water, as well as a reduction in the duration of the process obtaining high-quality drinking water while reducing the volume of structures and occupied space.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Для получения питьевой воды обработке подвергают природную воду р. Днепр, содержащую 106,3 мг/дм3 суммы гуминовых соединений и фульвокислот (Г+Ф), 15,0 мг/дм3 суммы альдегидов и кетонов (А+К), < 2 мг/дм3 хлороформа, ХПК = 36 мгО2/дм3.To obtain drinking water, natural water of the river is treated. Dnieper containing 106.3 mg / dm 3 sums of humic compounds and fulvic acids (G + F), 15.0 mg / dm 3 amounts of aldehydes and ketones (A + K), <2 mg / dm 3 chloroform, COD = 36 mgO 2 / dm 3 .

Воду обрабатывают в следующей последовательности технологических операций. Воду в количестве 15 дм3 помещают в контактный резервуар, представляющий собой пустотелую колонну с барботером в нижней части, и подвергают озонированию с дозой озона 3,3 мг/дм3 в течение 7 мин. Озон получают на лабораторном озонаторе производительностью 10 г/ч производства ОП СКТБ Института.Water is treated in the following sequence of technological operations. Water in an amount of 15 dm 3 is placed in a contact tank, which is a hollow column with a bubbler in the lower part, and is subjected to ozonation with a dose of ozone of 3.3 mg / dm 3 for 7 min. Ozone is obtained on a laboratory ozonizer with a capacity of 10 g / h produced by the OP SKTB Institute.

Затем озонированную воду подвергают реагентной обработке в режиме напорной флотации путем направления воды последовательно в смеситель с механическими мешалками, камеру хлопьеобразования и флотационную колонну. В смеситель вводят 0,75 дм3 раствора коагулянта - сульфата алюминия с исходной массовой концентрацией 10 мг/дм3. Перемешивание воды с коагулянтом осуществляют со скоростью 60 об/мин в течение 5 мин. Обработанная коагулянтом вода поступает в камеру хлопьеобразования, где пребывает 10 мин. Из камеры воду направляют во флотационную колонну, куда через дросселирующее устройство вводится предварительно насыщенная воздухом в сатураторе (напорная емкость) рециркуляционная (водопроводная) вода в пропорции 1:4 к объему очищаемой воды, т.е. 3,8 дм3. Время флотации, равное времени осветления жидкости за счет выноса в пенный слой скоагулировавшей взвеси, составляет 10 мин.Then, ozonated water is subjected to reagent treatment in pressure flotation mode by directing water sequentially into a mixer with mechanical mixers, a flocculation chamber and a flotation column. 0.75 dm 3 of a coagulant-aluminum sulfate solution with an initial mass concentration of 10 mg / dm 3 is introduced into the mixer. Mixing water with a coagulant is carried out at a speed of 60 rpm for 5 minutes The water treated with the coagulant enters the flocculation chamber, where it remains for 10 minutes. From the chamber, water is sent to a flotation column, where recirculation (tap) water is introduced in a proportion 1: 4 to the volume of water to be purified, pre-saturated with air in a saturator (pressure vessel), through a throttling device; 3.8 dm 3 . The flotation time equal to the time of clarification of the liquid due to the removal of coagulated suspension into the foam layer is 10 minutes.

Осветленная вода поступает на песчаный фильтр, загруженный кварцевым песком слоем 800 мм и крупностью зерен 0,95 мм, скорость фильтрования - 7 м/ч, фильтрат направляют в контактный резервуар озонирования воды при дозе озона 3,30 мг/дм3 в течение 10 мин. Обработанная озоном вода поступает на сорбционные фильтры, загруженные гранулированным активированным углем. Скорость фильтрования 6 м/ч при высоте загрузки 2 м и средней крупности частиц угля 1,5 - 2,0 мм.The clarified water enters the sand filter loaded with quartz sand with a layer of 800 mm and a grain size of 0.95 mm, the filtration speed is 7 m / h, the filtrate is sent to a contact tank for ozonation of water at an ozone dose of 3.30 mg / dm 3 for 10 min . The ozone-treated water enters the sorption filters loaded with granular activated carbon. The filtering speed is 6 m / h with a loading height of 2 m and an average particle size of coal particles of 1.5 - 2.0 mm.

Очищенную на угольных фильтрах воду подвергают обеззараживанию хлором дозой 1,0 мг/дм3 в течение 40 мин. Соотношение окислителей O3:O3:Cl2 составляет 1:1:0,3. Полученная питьевая вода характеризуется следующими показателями (табл. 1, пример 4): ХПК = 17,0 мгО2/дм3, (Г+Ф) = 31,3 мг/дм3, цветность 6o, мутность 0,14 мг/дм3, (А+К) = 13 мг/дм3, хлороформ 26,5 мкг/дм3, алюминий 0,08 мг/дм3. Такие показатели свидетельствуют о высоком качестве питьевой воды, при этом некоторые из них превышают требования ГОСТ и ПДК.The water purified on carbon filters is subjected to chlorine disinfection with a dose of 1.0 mg / dm 3 for 40 minutes. The ratio of oxidizing agents O 3 : O 3 : Cl 2 is 1: 1: 0.3. The obtained drinking water is characterized by the following indicators (table. 1, example 4): COD = 17.0 mgO 2 / dm 3 , (G + F) = 31.3 mg / dm 3 , color 6 o , turbidity 0.14 mg / dm 3 , (A + K) = 13 mg / dm 3 , chloroform 26.5 μg / dm 3 , aluminum 0.08 mg / dm 3 . Such indicators indicate a high quality of drinking water, while some of them exceed the requirements of GOST and MPC.

Так, согласно ГОСТу "Вода питьевая" 3351-74 цветность составляет 20o, а мутность 1,5 мг/дм3 (в примере 6o и 0,14 мг/дм3 соответственно).So, according to GOST "Drinking water" 3351-74, the color is 20 o , and the turbidity of 1.5 mg / DM 3 (in the example of 6 o and 0.14 mg / DM 3 respectively).

Согласно требованию "Руководства ВОЗ по контролю качества питьевой воды 1977 - 1978 гг. остаточная концентрация алюминия не должна превышать 0,2 мг/дм3 (в примере 0,08 мг/дм3); и, как указывалось ранее, согласно требованию, приведенному выше. ПДК для хлороформа составляет 60 мкг/дм3 (в примере 26,5 мкг/дм3), следует подчеркнуть, что качество питьевой воды, полученной по описанному примеру, значительно превышает качество питьевой воды, полученной по известному способу, в первую очередь по показателям вторичного загрязнения: содержание хлороформа достигает 163 мкг/дм3, что в 6 раз превышает по примеру.According to the requirement of the WHO Guidelines for Drinking Water Quality Control 1977 - 1978, the residual concentration of aluminum should not exceed 0.2 mg / dm 3 (in the example, 0.08 mg / dm 3 ); and, as mentioned earlier, according to the requirement given The maximum concentration limit for chloroform is 60 μg / dm 3 (in the example 26.5 μg / dm 3 ), it should be emphasized that the quality of drinking water obtained according to the described example significantly exceeds the quality of drinking water obtained by a known method, primarily secondary pollution indicators: chloroform content reached AET 163 g / dm 3, which is 6 times that of Example.

При реализации заявляемого режима реагентной обработки время коагулирования и удаления скоагулированных и сфлотированных загрязнений, в т.ч. зоо- и фитопланктона, составляет 30 мин, что в 7 раз меньше, чем по известному способу. When implementing the inventive reagent treatment regimen, the time of coagulation and removal of coagulated and swallowed contaminants, including zooplankton and phytoplankton, is 30 min, which is 7 times less than by the known method.

Аналогично примеру реализации способа были осуществлены опыты по получению питьевой воды из воды р. Днепр состава 1 при обработке окислителями как в заявляемом интервале соотношений, так и за его пределами, с использованием в качестве флотореагента коагулянтов различной природы в количествах, находящихся в заявляемом диапазоне доз и за его пределами. Данные представлены в таблице 1. Similarly to the example implementation of the method, experiments were carried out to obtain drinking water from the water of the river. The Dnieper of composition 1, when treated with oxidizing agents both in the claimed range of ratios and beyond, using coagulants of various nature as flotation reagents in amounts that are in the claimed dose range and beyond. The data are presented in table 1.

В качестве коагулянта используют сульфат алюминия - Al2(SO4)3 (ГОСТ 3758-75), технический глинозем - ТГ, содержащий 51,3 - 58,12% Al2(SO4)3 (ГОСТ 12966-85), гидроксохлорид алюминия - (паспорт N 31), содержащий Al2(OH)5Cl 9,1%.As a coagulant, aluminum sulfate is used - Al 2 (SO 4 ) 3 (GOST 3758-75), industrial alumina - TG containing 51.3 - 58.12% Al 2 (SO 4 ) 3 (GOST 12966-85), hydroxyl chloride aluminum - (passport N 31) containing Al 2 (OH) 5 Cl 9.1%.

Установлено, что заявляемое соотношение окислителей озон:озон:хлор, проведение реагентной обработки воды в режиме напорной флотации с использованием коагулянта как флотореагента, и заявляемые дозы флотореагента выбраны из условий, которые обеспечивают необходимую глубину окисления органических загрязнений до соединений, эффективно удаляемых в процессах коагуляции, флотации и фильтрования, а также практически полное предотвращение образования ХОС в очищаемой воде при минимальном содержании остаточного алюминия (таблица 1, примеры 1 - 14). It has been established that the claimed ratio of oxidizing agents ozone: ozone: chlorine, carrying out reagent water treatment in pressure flotation mode using a coagulant as a flotation reagent, and the claimed doses of flotation reagent are selected from conditions that provide the necessary depth of oxidation of organic contaminants to compounds that are effectively removed in the coagulation processes, flotation and filtering, as well as the almost complete prevention of the formation of ChOS in the treated water with a minimum content of residual aluminum (table 1, examples 1 - 14).

Проведение процесса окисления при запредельном соотношении O3:O3=1:4,5, т.е. при повышенной дозе озона на второй стадии, приводит к снижению степени очистки от исходных органических соединений (концентрация (Г+Ф) достигает 41,2 мг/дм3), а также ко вторичному загрязнению питьевой воды - концентрация (А+К) достигает 34,5 мг/дм3, а хлороформа 42,3 мкг/дм3, что превышает их содержание в исходной воде в 3 и 21 раз, соответственно (таблица 1, пример 15).The oxidation process at a prohibitive ratio of O 3 : O 3 = 1: 4,5, i.e. with an increased dose of ozone in the second stage, it leads to a decrease in the degree of purification from the starting organic compounds (concentration (G + F) reaches 41.2 mg / dm 3 ), as well as to secondary pollution of drinking water - concentration (A + K) reaches 34 5 mg / dm 3 , and chloroform 42.3 μg / dm 3 , which exceeds their content in the source water by 3 and 21 times, respectively (table 1, example 15).

Запредельное соотношение O3: O3 = 1:0,50, что соответствует условиям проведения окисления при пониженной дозе озона на второй стадии, приводит к резкому снижению эффекта очистки от органических веществ - концентрация (Г+Ф) достигает уже 73,7 мг/дм3, ХПК - 31 мгО2/дм3. Показатели очищенной воды ниже показателей по прототипу (таблица 1, примеры 16 и 21).The prohibitive ratio of O 3 : O 3 = 1: 0.50, which corresponds to the conditions for oxidation at a reduced dose of ozone in the second stage, leads to a sharp decrease in the effect of purification from organic substances - the concentration (G + F) reaches 73.7 mg / dm 3 , COD - 31 mgO 2 / dm 3 . The indicators of purified water are lower than those of the prototype (table 1, examples 16 and 21).

Снижение дозы хлора в процессе обеззараживания (O3:O3:Cl2=1:2:0,2) приводит к отсутствию остаточного хлора после 30-минутного контакта с водой, а следовательно, не обеспечивается бактериальная безопасность воды в распределительной сети, происходит вторичное бактериальное загрязнение питьевой воды, что является недопустимым (таблица 1, пример 17).Reducing the dose of chlorine during the disinfection process (O 3 : O 3 : Cl 2 = 1: 2: 0.2) leads to the absence of residual chlorine after 30 minutes of contact with water, and therefore, the bacterial safety of the water in the distribution network is not ensured; secondary bacterial contamination of drinking water, which is unacceptable (table 1, example 17).

При использовании в процессе обеззараживания повышенной дозы хлора (соотношение O3: O3: Cl2=1:2:1,2) происходит вторичное загрязнение питьевой воды - содержание (А+К) достигает 55 мг/дм3, а хлороформа - 65 мкг/дм3 (превышает ПДК) (таблица 1, пример 18).When using an increased dose of chlorine in the disinfection process (O 3 : O 3 : Cl 2 = 1: 2: 1,2 ratio), secondary pollution of drinking water occurs - the content (A + K) reaches 55 mg / dm 3 , and chloroform - 65 μg / DM 3 (exceeds the MAC) (table 1, example 18).

Экспериментально установлено, что оптимальная доза флотореганта - коагулянта составляет 40 - 60 мг/дм3. Указанная доза обеспечивает эффективное удаление скоагулирвоанных и сфлотированных органических загрязнений, фито- и зоопланктона при минимальном содержании остаточного алюминия в воде.It has been experimentally established that the optimal dose of flotation agent - coagulant is 40-60 mg / dm 3 . The specified dose provides an effective removal of coagulated and swallowed organic pollutants, phyto- and zooplankton with a minimum content of residual aluminum in the water.

При дозе коагулянта как ниже заявляемого предела, так и выше, наблюдается снижение эффекта очистки воды, что особенно сильно проявляется при запредельном снижении дозы (цветность достигает 22o, мутность - 1,65 мг/дм3). В обоих случаях происходит вторичное загрязнение питьевой воды алюминием, содержание которого возрастает до 0,52 - 0,57 мг/дм3 (таблица 1, примеры 19 и 20).When the coagulant dose is both lower than the claimed limit and higher, a decrease in the effect of water purification is observed, which is especially pronounced with an exorbitant dose reduction (color reaches 22 o , turbidity - 1.65 mg / dm 3 ). In both cases, secondary contamination of drinking water with aluminum occurs, the content of which increases to 0.52 - 0.57 mg / dm 3 (table 1, examples 19 and 20).

Обеспечиваемое предложенным способом высокое качество питьевой воды подтверждается и данными таблицы 2, где отражен достигаемый результат при очистке воды р. Днепр, характеризующейся различной цветностью, мутностью, ХПК, содержанием гуминовых веществ. При использовании выходной воды с высокой мутностью (составы 2 и 3) желательно при реагентной обработке добавить незначительное количество (0,05 мг/дм3) флокулянта. В качестве флокулянта можно использовать магнифлоки американской компании "Watertec. Inc.", например МФ-1906 N-высокомолекулярный неионогенный высокоактивный; МФ-573 с - низкомолекулярный катионит; МФ-835А - высокомолекулярный анионит.Provided by the proposed method, the high quality of drinking water is also confirmed by the data of table 2, which reflects the achieved result when treating water of the river. Dnieper, characterized by different color, turbidity, COD, the content of humic substances. When using water with high turbidity (compositions 2 and 3), it is advisable to add a small amount (0.05 mg / dm 3 ) of flocculant during reagent treatment. Magnoclocks of the American company Watertec. Inc. can be used as flocculants, for example, MF-1906 N-high molecular weight non-ionic highly active; MF-573 s - low molecular weight cation exchanger; MF-835A is a high molecular weight anion exchange resin.

Преимущества предложенного способа получения питьевой воды отражены в таблицах 1,2. Как следует из представленных данных, предложенный способ обеспечивает по сравнению с известным повышениe качества получаемой питьевой воды, что выражается в первую очередь в предотвращении вторичного загрязнения токсичными хлорорганическими соединениями - содержание хлороформа составляет 21,1 - 37,5 мкг/дм3, что в ≈ 1,6 - 3 раза ниже ПДК, в то время как использование известной технологии приводит к содержанию хлороформа, равному 163,0 мкг/дм3, что в 2,7 раза превышает ПДК. Таким образом, вторичное загрязнение ХОС уменьшается в 4 - 8 раз.The advantages of the proposed method for producing drinking water are shown in tables 1,2. As follows from the data presented, the proposed method provides, in comparison with the known improvement in the quality of drinking water obtained, which is expressed primarily in the prevention of secondary pollution with toxic organochlorine compounds - the chloroform content is 21.1 - 37.5 μg / dm 3 , which is ≈ 1.6 - 3 times lower than the MPC, while the use of known technology leads to a chloroform content of 163.0 μg / dm 3 , which is 2.7 times higher than the MPC. Thus, secondary pollution of CWD is reduced by 4-8 times.

Эффект очистки от первичных органических соединений также повышается - содержание (Г+Ф) составляет 25,1 - 34,5 мг/дм3, что в 1,75 - 1,25 раза ниже, чем в питьевой воде, полученной по известному способу. При этом предложенный способ обеспечивает сокращение длительности процесса получения питьевой воды за счет ускорения процессов коагулирования и отстаивания с 3 - 4 ч до 20 - 30 мин, т.е. в 6 - 9 раз по сравнению с известным способом.The cleaning effect of primary organic compounds also increases - the content (G + F) is 25.1 - 34.5 mg / dm 3 , which is 1.75 - 1.25 times lower than in drinking water obtained by the known method. Moreover, the proposed method reduces the duration of the process of obtaining drinking water by accelerating the coagulation and sedimentation processes from 3 to 4 hours to 20 to 30 minutes, i.e. 6 to 9 times in comparison with the known method.

Следует отметить, что остаточная концентрация алюминия в питьевой воде находится на уровне 0,2 мг/дм3 и ниже, что подтверждает высокое качество получаемой воды.It should be noted that the residual concentration of aluminum in drinking water is at the level of 0.2 mg / dm 3 and lower, which confirms the high quality of the resulting water.

Claims (2)

1. Способ получения питьевой воды, включающий обработку исходной воды окислителем - озоном с последующей реагентной обработкой, повторной обработкой окислителем - озоном, фильтрованием через активный уголь и обеззараживанием очищенной воды окислителем - хлором, отличающийся тем, что реагентную обработку осуществляют в режиме напорной флотации, и в качестве флотореагента используют коагулянт, а дозу окислителя на каждой из стадий выбирают из соотношения озон : озон : хлор, равном 1 : (1 - 4) : (0,3 - 1,0). 1. A method of producing drinking water, comprising treating the source water with an oxidizing agent - ozone, followed by reagent treatment, re-treating with an oxidizing agent - ozone, filtering through activated carbon and disinfecting the purified water with an oxidizing agent - chlorine, characterized in that the reactant treatment is carried out in pressure flotation mode, and a coagulant is used as a flotation reagent, and the dose of oxidizing agent at each stage is selected from the ratio of ozone: ozone: chlorine equal to 1: (1 - 4): (0.3 - 1.0). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что доза флотореагента составляет 40 - 60 мг/дм3.2. The method according to claim 1, characterized in that the dose of flotation reagent is 40-60 mg / DM 3 .
RU97110995/25A 1997-06-27 1997-06-27 Drinking water production process RU2122982C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97110995/25A RU2122982C1 (en) 1997-06-27 1997-06-27 Drinking water production process

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA96114370 1996-11-21
RU97110995/25A RU2122982C1 (en) 1997-06-27 1997-06-27 Drinking water production process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2122982C1 true RU2122982C1 (en) 1998-12-10
RU97110995A RU97110995A (en) 1999-03-10

Family

ID=20194735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97110995/25A RU2122982C1 (en) 1997-06-27 1997-06-27 Drinking water production process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2122982C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7008543B2 (en) 2003-04-14 2006-03-07 Contra Costa Water District Use of chlorine dioxide and ozone for control of disinfection by-products in water supplies
RU2510887C2 (en) * 2012-04-05 2014-04-10 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" Method of final processing of drinking water
RU2514963C1 (en) * 2012-12-03 2014-05-10 Томас Геннадьевич Петровский Method of treating natural water
CN105254062A (en) * 2015-10-15 2016-01-20 桂林市春晓环保科技有限公司 Method for removing antimony in water

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Шевлев Ф.А. и др. Водоснабжение больших городов зарубежных стран. - М.: Стройиздат, 1987, с.24 - 28. 2. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7008543B2 (en) 2003-04-14 2006-03-07 Contra Costa Water District Use of chlorine dioxide and ozone for control of disinfection by-products in water supplies
RU2510887C2 (en) * 2012-04-05 2014-04-10 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" Method of final processing of drinking water
RU2514963C1 (en) * 2012-12-03 2014-05-10 Томас Геннадьевич Петровский Method of treating natural water
CN105254062A (en) * 2015-10-15 2016-01-20 桂林市春晓环保科技有限公司 Method for removing antimony in water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5405532A (en) Process for the purification of industrial waste-waters
US4178239A (en) Biological intermediate sewage treatment with ozone pretreatment
KR100301754B1 (en) How to Treat Highly Colored Wastewater
US4724085A (en) Method for the clarification of sewage and other wastes
CA2074829A1 (en) Method for purifying sewage
KR20060114333A (en) Installation and method for the purification of an aqueous effluent by means of oxidation and membrane filtration
US4612124A (en) Method of sewage treatment
CN113003846B (en) Zero-emission treatment process and system for sewage with high salt content and high COD (chemical oxygen demand)
JP2002011498A (en) Device for treating leachate
US5573670A (en) Method for treatment of waste water by activated sludge process
CN105330004A (en) Reclaimed water recycling treatment technology
US3763038A (en) Process for purifying water that contains organic matter
RU2122982C1 (en) Drinking water production process
CN101708927B (en) Method for deeply processing waste water from paper making
RU2207987C2 (en) Method for purifying drain water of solid domestic waste polygons
Rencken Ozonation at wiggins water purification works, Durban, South Africa
RU2220115C1 (en) Drinking water production process
JPH03151100A (en) Treatment of organic sewage
RU2281257C2 (en) Method of production of highly demineralized water
Kim et al. Application of improved rapid mixing for enhanced removal of dissolved organic matter and DBPFP (disinfection by-product formation potential) control
JPH0671273A (en) Ozone contact tank in advance purifying water system
Leszczyński Color Removal from Groundwater by Coagulation and Oxidation Processes
RU2758698C1 (en) Installation for electrocoagulation treatment of drinking and waste water
RU2121979C1 (en) Method of treating natural waters
SU1162754A1 (en) Method of purifying natural water and device for effecting same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050628